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基于秒级探空资料分析四川重力波统计特征

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一次暴雨过程的重力波特征分析

一次暴雨过程的重力波特征分析

和有明显的非零值 ( ～10 - 8 s- 2 ) ,那么非线性平衡方 程 (NBE)可以用来诊断有无可能产生大振幅的中 尺度重力波 [ 7 ] 。
本文利用 M ICAPS探空资料 ,通过分析理查逊 数和非线性平衡方程 ,进行重力波与暴雨关系的研 究 ,并找出重力波与四川地区暴雨的关系 ,对四川地 区暴雨的预测具有一定的意义 。并且对 2009 年 7 月 30日至 8月 1日四川省的一次降水过程 ,给出个 例分析 。
r1 + r2 + r3 + r4 + r5
+ r5
A , B , C, D , E表示插值范围内的探空站点 , O 表
示待插值点 ,设 A , B , C, D , E到 O 的距离分别是 r1 , r2 , r3 , r4 , r5 , 观测值分别是 da 、db、dc、dd 、de ,则 O 点 的插值数据为 :
d0
= r1
×da
+ r2
×db + r3 ×dc + r4 ×dd
Journa l of A rid M eteorology, 2010, 28 ( 1) : 65 - 70
65
66
干 旱 气 象
28卷
站点的观测数据平均插值到格点上 。 (2)插值方法 :采用权重差值的方法 ,如图 1所示。
设计循环即可得到观测区域内 10°×10°的数据值 。 考虑 到 数 据 插 值 的 准 确 性 , 运 用 逐 步 分 析
(1)格点化的目的 :由于信息的不完整性 ,为了 能够整体地反应区域大气要素的信息 ,需要将若干
收稿日期 : 2009 - 12 - 31;改回日期 : 2010 - 01 - 20 基金项目 :高原气象开放实验室基金 (LPM2009003)和灾害天气国家重点实验室开放课题 (2009LASW - B09)资助 作者简介 :刘佳 (1985 - ) ,女 ,江苏泰州人 ,硕士研究生 ,主要从事中尺度动力学研究. E - mail: nuistliujia@163. com

基于COSMIC RO数据分析青藏高原下平流层重力波的活动特征

基于COSMIC RO数据分析青藏高原下平流层重力波的活动特征

基于COSMIC RO数据分析青藏高原下平流层重力波的活动特征高雨;陈志平【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2023(41)1【摘要】重力波的传播及其动力学效应对下平流层的大气环流具有重要影响,通过高时空分辨率的观测资料获取下平流层重力波的相关参数,有利于提高大气循环模式的预报精度和可靠性。

利用2006年8月至2016年7月COSMIC(the Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere,and Climate)掩星(Radio Occultation,RO)任务反演的干温廓线,通过S变换,纬向滤波等处理,提取表征重力波活动的参数——势能。

以此分析了青藏高原重力波的垂直分布特征和空间分布特征。

青藏高原上空的重力波势能存在明显的先减小后增大的垂直分布。

对流层顶以下的势能因较小的浮力频率而异常较大;在对流层顶至0风场线,强西风促进重力波的向上传播,势能值相对较大;0风场线对地形激发的准静态重力波存在过滤作用,势能值在0风场线处急剧减小;36 km以上的重力波势能受到强西风的影响而异常增大。

青藏高原下平流层的重力波活动有明显的季节变化,重力波活动在冬季较强,夏季较弱。

在18~20 km、20~22 km高度,重力波势能的分布在春季、夏季、秋季相似。

在冬季,在18~20 km高度,势能的分布更集中,势能值更大,该现象主要存在高原东南部。

高原边缘存在重力波势能较大的区域,这可能与重力波激发时的地形和背景风有关。

【总页数】7页(P87-93)【作者】高雨;陈志平【作者单位】东华理工大学测绘工程学院;自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P405【相关文献】1.利用COSMIC RO数据分析青藏高原平流层重力波活动特征2.基于COSMIC卫星观测数据的平流层重力波的全球分布特征研究3.青藏高原红原站平流层下部重力波观测特征分析4.不同阶曲线拟合扰动场对下平流层重力波气候特征影响研究5.对流层与下平流层大气重力波的气候及差异特征研究——以太原为例因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于L波段秒级探空数据V-3θ图形的四川盆地暴雨预报模型研究

基于L波段秒级探空数据V-3θ图形的四川盆地暴雨预报模型研究
收稿日期： 2018-06-06 基金项目： 四川省气象局开发研究课题资助项目（ 2015-开发-09）
以前在 V-3θ 图中使用的是常规探空资料，只有特性层 和非特性层数 据，随 着 探 空 站 的 升 级 L 波 段 秒 级 探 空，可以获得 L 波段探测秒数据，数据量大量增加，本 文基于 L 波段秒级探空秒数据建立的 V-3θ 图形，分析 四川盆地暴雨天气并建立预报模型，为暴雨短期预报 提供新的方法。
第 34 卷第 2 期 2019 年 4 月
成都信息工程大学学报 JOUＲNAL OF CHENGDU UNIVEＲSITY OF INFOＲMATION TECHNOLOGY
文章编号： 2096－1618（ 2019） 02－0186－08
Vol．34 No．2 Apr． 2019
基于 L 波段秒级探空数据 V-3θ 图形的 四川盆地暴雨预报模型研究
188
成都信息工程大学学报
第 34 卷
2．1 滚流特征
暴雨过程前，一般具有低层东南风、中层南风或西 南风、高层西北风或东北风的整层顺滚流特征。低层 到高层，风随高度顺转，暖平流明显，如果低层南风较 强，有利于水汽和能量的输送，高层北风较强，有利于 冷平流和高空辐散的增强。如果下游地区（ 重庆、达 州） 中高层出现逆滚流，低值系统被东部高压阻挡在 盆地西部，则具有持续性暴雨的特点。中低层（ 700 ～ 850 hPa） 风弱，在6 m / s 以下，有局部性暴雨，中低层 （ 700 ～ 850 hPa） 风速大，在6 m / s以上，最大12 m / s以 上，有区域性暴雨。
青 泉1， 罗 辉1， 陈刚毅2
（ 1．四川省气象台高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室，四川 成都 610072； 2．成都信息工程大学，四 川 成都 610225）

基于秒级探空资料分析四川重力波统计特征

基于秒级探空资料分析四川重力波统计特征

基于秒级探空资料分析四川重力波统计特征Wu Hongkun;Chen Qiying;Hua Wei;Li Fangfang;Li Zechun【摘要】利用2014年6月—2017年9月的秒级探空资料,选取四川地区5个代表性站点研究重力波在对流层(2～10 km)和平流层(18～25 km)的时空特征.选取结果表明:重力波能量在四川地区各个高度均存在明显的季节变化,冬季强,夏季弱;在对流层由于地形影响,川西和川北高原地区的能量小于其他地区.垂直波长没有明显的时空变化,在对流层和平流层分别集中分布于1.5～3 km和1.5～3.5 km;水平波长则差别较大,分别分布于0～300 km和100～700 km,平均值分别为100 km和350 km.重力波固有频率在对流层有较大的区域差异,表现为在四川西北部的高原地区固有频率平均值为3f(f为地转参数),其他地区则仅为2.4f;平流层则没有明显的差异存在,均约为2f.四川地区重力波的垂直传播方向特征基本相同,在对流层约有50％的波动向上传播,平流层则有90％以上的波动向上传播.水平传播则存在明显的不确定性,特别是对流层;平流层水平传播方向存在明显的季节变化,表现为夏季重力波多向偏东方向传播,而其他季节则向偏西方向传播.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2019(030)004【总页数】11页(P491-501)【关键词】重力波;秒级探空资料;时空特征【作者】Wu Hongkun;Chen Qiying;Hua Wei;Li Fangfang;Li Zechun【作者单位】【正文语种】中文引言大气重力波是气团受到重力和浮力共同作用而产生的中小尺度波，在大气中普遍存在，并具有全球效应。

研究表明：它不仅是受到天气过程激发的产物，更是影响一些中尺度过程(如强对流)发生发展的因子。

中尺度重力波多源于低层大气，向上倾斜传播。

在传播过程中，将能量、动量带到不同的高度层，并产生或影响各种天气系统，因而重力波在决定全球大气环流方面起到了重要作用[1-2]。

L波段探空秒级资料稀疏化方案及检验方法

L波段探空秒级资料稀疏化方案及检验方法

L波段探空秒级资料稀疏化方案及检验方法李庆雷;远芳;杨贵;廖捷;胡开喜;姚爽;周自江【摘要】高垂直分辨率探空资料的稀疏化是资料同化应用过程中非常重要的技术环节.通过甄别L波段秒级探空不同气象要素的时空变化拐点,提出一套自适应的稀疏化方案.该方案可以显著增加温度、湿度、风特性层数目,使得单次探空廓线的层数较现行台站业务软件提供的多近200％,既能精准地描述气象要素垂直变化特征,又能有效地被再分析同化系统应用.应用基于模式背景场(ERA-Interim再分析资料)的观测资料偏差评估技术,通过对比分析不同来源的探空要素数据量、偏差(Bias)和均方根误差(RMSE)等指标,对稀疏化方案的效果进行了量化检验.结果表明:该稀疏化方案不仅实现了再分析同化应用过程中的探空廓线层数的显著增加,而且其Bias 和RMSE的大小及垂直分布较已有整合廓线数据更合理.该稀疏化方案为更有效地将我国高垂直分辨率L波段探空资料应用于大气再分析提供了必要保证.【期刊名称】《气象科技进展》【年(卷),期】2018(008)001【总页数】6页(P127-132)【关键词】秒级探空;稀疏化;量化检验;再分析;同化【作者】李庆雷;远芳;杨贵;廖捷;胡开喜;姚爽;周自江【作者单位】国家气象信息中心,北京 100081;国家气象信息中心,北京 100081;内蒙古自治区二连浩特市气象局,二连浩特 011100;国家气象信息中心,北京 100081;国家气象信息中心,北京 100081;国家气象信息中心,北京 100081;国家气象信息中心,北京 100081【正文语种】中文0 引言常规探空观测资料因其质量稳定可靠、垂直层数多、能够准确描述大气三维结构，而成为提供陆地大气状态极其重要的信息来源。

这使得探空资料在数值预报[1]、天气分析[2-3]、气候变化[4]、卫星资料校准[5]等研究中发挥着重要作用[6]，尤其是在数值预报系统进行资料同化过程中，探空资料更是成为改进模式初始场质量、提高预报精度所不可或缺的最重要的基本资料[5,7-8]。

四川探空秒级数据质量控制

四川探空秒级数据质量控制

四川探空秒级数据质量控制陈中钰;徐晓莉【摘要】基于L波段探空综合观测的逐秒数据制定了秒数据质量控制方法,对每次探空综合观测结束后的秒级数据文件进行大段数据缺失检查、瞬时值检查、施放点订正检查、放球时间订正检查、高度差检查、气温变率检查、气压变率检查、相对湿度变率检查、仰角变率检查、方位角变率检杏、斜距变率检查、升速检查、终止点检查和僵值检查.通过该方法对四川2016年探空秒级数据文件进行质量控制,发现该质量控制方法可以很好地检查出L波段探空综合观测秒数据的错误.质控结果表明:通过高度差检查的放球次数仅有1105次,通过斜距变率检查的放球次数有2221次,方位角变率检查、气温变率检查、仰角变率检查有六至七成的通过率,施放点订正检查、放球时间订正检查、湿度变率检查有近九成的通过率,剩余检查通过率在九成以上.综合总的可疑信息数量和全年平均至1次放球提出的疑误数量,探空秒数据中不正常斜距出现频率较高,雷达计算高度与压高公式计算高度超阈值情况较多,其它检查发现的疑误相对较少.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2018(046)003【总页数】6页(P462-467)【关键词】L波段观测系统;秒级探空数据;质量控制【作者】陈中钰;徐晓莉【作者单位】四川省气象探测数据中心,成都610072;高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室,成都610072;四川省气象探测数据中心,成都610072;高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室,成都610072【正文语种】中文【中图分类】P413引言探空气象观测资料为全球或地区高空气候监测、气候变化研究、数值预报等提供了重要的数据基础。

由于探空观测的过程中，很多因素会影响到观测数据的质量状况，所以对探空数据进行质量控制尤为重要，诞生了很多基于探空规定层数据质量控制的研究方法，他们对探空规定层数据进行多项的检查，比如气候极值检查、空间一致性检查、静力学检查、时间一致性检查、观测要素一致性检查、风切变检查等[1-3]。

基于新型往返式探空观测的下平流层重力波特征分析

doi:10.11676/qxxb2021.008气象学报基于新型往返式探空观测的下平流层重力波特征分析*杨晨义1 郭启云2 曹晓钟2 张 武1YANG Chenyi1 GUO Qiyun2 CAO Xiaozhong2 ZHANG Wu11. 兰州大学大气科学学院，半干旱气候变化教育部重点实验室，兰州，7300002. 中国气象局气象探测中心，北京，1000811. Key Laboratory for Semi-Arid Climate Change of the Ministry of Education，College of Atmospheric Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China2. Meteorological Observation Center of China Meteorological Administration，Beijing 100081，China2020-05-16收稿，2020-10-18改回.杨晨义，郭启云，曹晓钟，张武. 2021. 基于新型往返式探空观测的下平流层重力波特征分析. 气象学报，79（1）：150-167Yang Chenyi， Guo Qiyun， Cao Xiaozhong， Zhang Wu. 2021. Analysis of gravity wave characteristics in the lower stratosphere based on new round-trip radiosonde. Acta Meteorologica Sinica， 79（1）:150-167Abstract The observational data of the round-trip sounder collected at Anqing, Changsha, Ganzhou, Nanchang, Wuhan and Yichang stations during an observation experiment from 9 June to 10 July 2018 are used to extract the parameters of gravity wave, including the energy density, natural frequency, wavelength and propagation direction. By studying and analyzing the parameters of gravity wave at these stations, the gravity wave from June to July in the experimental area is counted. Characteristics and horizontal differences as well as the differences between the up and down sections are compared between various sites. The main results are as follows: (1) The gravitational wave energy in this region is generally distributed in the range of 0.2 to 1.2 J/m3, with an average value of about 0.8 J/m3, and the potential energy is generally distributed in the range of 0.03 to 0.5 J/m3, with an average value of about 0.2 J/m3.(2) For the vertical wavelength, 90% of the samples are within the range of 1 to 2.5 km, and more than 50% of the samples are within the range of 2 to 2.5 km. The average wavelength is about 1.8 km. The horizontal wavelength is mainly distributed in the range of 200 to 800 km, with an average of about 600 km. The ratio of vertical wavelength to horizontal wavelength of gravity wave is very small, and the gravity wave propagates horizontally in the stratosphere. (3) There are obvious main propagation directions in the ascending and descending sections of most stations, but the characteristics of the main propagation directions are not the same. The northwest ward propagation prevails, followed by the northward propagation. This new type of data are suitable for the observation and analysis of gravity wave in the lower stratosphere. The data in the descending section can play an important role in the intense observations of gravity wave events. There are some differences between the results obtained in the ascending section and the descending section, but the differences in other parameters are small except for the horizontal propagation direction, and the results in the descending section are generally large except for the energy.Key words Lower stratosphere，Gravity wave，Round-trip sounding data，Drop sounding摘 要 利用2018年6月9日—7月10日安庆、长沙、赣州、南昌、宜昌、武汉6个探空站的往返式探空观测试验数据，研究分析了重力波参数（能量密度、固有频率、波长及传播方向），统计了试验地区6—7月的重力波特征，比较了各站之间以及上升与下降段之间重力波的差异。

利用落球探测资料分析临近空间大气重力波

第 16 卷 第 6 期 2019 年 6 月
装备环境工程 EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING
·21·
利用落球探测资料分析临近空间大气重力波
盛峥 1，周树道 1，葛魏 1，卫克晶 1，应央涛 2
（1.国防科技大学 气象海洋学院，南京 211101；2.中国人民解放军 91867 部队，浙江 宁波 320000）
DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2019.06.004
中图分类号：X823
文献标识码：A
文章编号：1672-9242(2019)06-0021-04
Gravity Wave in Near Space by Falling-sphere Detection
SHENG Zheng1, ZHOU Shu-dao1, GE Wei1, WEI Ke-jing1, YING Yang-tao2
ABSTRACT: Objective To research the strength of falling-sphere detection to gravity wave in the near space. Methods The maximum entropy method was used to extract vertical wavelength of dominant gravity wave based on the horizontal winds profiles calculated with the falling sphere position information obtained through radar tracking during the first falling-sphere experiment in China. Meanwhile, the maximum entropy method and S transform were also used to obtain the corresponding gravity wave parameters based on temperature profile measured at the corresponding time and position by the TIMED/SABER satellite. The gravity wave parameters obtained through two methods were compared. Results The wind field disturbance profile and the temperature disturbance profile were analyzed with the maximum entropy. It was found that the vertical wavelength of main gravity wave was about 4 km (zonal wind) 6.5 km (meridional wind) and 12 km (temp) respectively. The vertical wavelength obtained by S-transform from temp profile was concentrated at 10-12 km. It meant that the different gravity wave of wind field profile and temperature profile was mainly caused by insufficient resolution of satellite detection data. Conclusion Compared with the temperature profile, the wind field profile data detected rocket has more resolution ratio of gravity wave. It could rec-

汶川地震前后的重力异常变化特征分析

汶川地震前后的重力异常变化特征分析鲁勇波【摘要】地震在地壳深处孕育发展,造成地壳内部应力和应变的变换以及物质密度变化,从而在地表造成重力变化,卫星重力探测技术可以实时或连续的监测这种变化.文中利用GRACE卫星数据计算汶川地区2008年间各月份的重力异常值,结合汶川地区所处地质构造,对5·12汶川地震前后重力异常变化特征进行分析.结果表明,汶川地震前该地区重力异常有9.31E-08 m/s2的上升变化,而在2008年整体变化上则处于下降趋势,说明其1—11月间处于应力累积阶段.分析表明,卫星重力测量技术应用于地震前兆研究有其可行性.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2018(027)012【总页数】4页(P4-7)【关键词】汶川地震;GRACE卫星;重力测量;重力异常;地震前兆【作者】鲁勇波【作者单位】湖北省建筑工程质量监督检验测试中心 ,湖北武汉 430061【正文语种】中文【中图分类】P223卫星重力探测技术与人造卫星技术同时出现在20世纪50年代末60年代初，从利用卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量技术确定高精度全球重力场计划的提出，到新一代卫星重力探测计划的CHAMP、GRACE和GOCE任务的成功实现，卫星重力测量经历多次突破，为重力测量提供了一种全新的手段。

地震前后造成的地球内部物质挤压或迁移，使得重力发生变化，卫星重力探测技术可以实时或连续的监测这种变化，从而为研究地震前兆提供新的思路。

1 卫星重力测量原理[1]若将卫星看作单位质点，地球为质量为M的质点且其所在空间无其他质量，同时不考虑地球的自转，则地球产生均匀重力场为g(r)=-GM/r2,r=|X|.式中:G为引力常数;r为卫星距离地球质心的距离。

假设卫星绕地球作速度为v的圆周运动，则地球对其引力g(r)刚好提供做圆周运动所需的向心力ar，即有ar=v2/r=g(r).若在地球上利用多站激光测距对卫星进行跟踪测量测得卫星的速度v和离地心的距离r，即可反求得重力值g(r)。

四川探空秒级数据质量控制

１ 资 料 和 质 量 控 制 方 法
本 文进 行质 量控 制所 用 数 据 为 ：２０１６年 １月 到 １２月 间 四 川 ７个 业 务 运 行 探 空 站 ＯＯ：Ｏ０和 １２：Ｏ０ （世 界 时）两 个 时 次 的 Ｉ 波 段 探 空 综 合 观 测 秒 级 观 测数 据 ，共 ５０９６个数 据 文件 。一 次探 空 观测 结束 就 形成 一个 秒 级数 据 文 件 ，并 上 传 至 省 级 。资 料来 源 于 四 川Ｉ省 气 象 探 测 数 据 中 心 。
我 国 现 在 探 空 观 测 是 基 于 Ｉ 波 段 探 空 系 统 ，相 比于 过 去 的 ７Ｏ１探 空 系统 ，获取 资料 的频 次 更高 ，逐 秒 观 测 。 现 业 务 中 常 用 的 规 定 层 气 象 数 据 来 源 于 Ｌ 波段 观测 系 统 的逐 秒观测 数 据 。由于各 规定 层 之 间 的时 空 问隔较 大 ，直 接基 于逐 秒数 据 进行 质量 控 制 ， 确 保 秒数 据 的正 确 ，从 秒 数 据 中挑 选 的规 定 层 数 据
摘 要 基 于 Ｉ 波 段 探 空 综 合 观 测 的逐 秒 数 据 制 定 了秒 数 据质 量 控 制 方 法 ，对 每 次 探 空 综 合 观 测 结 束 后 的秒 级 数 据 文 件 进 行 大 段 数 据 缺 失 检 查 、瞬 时值 检 查 、施 放 点 订 正 检 查 、放 球 时 间 订 正 检 查 、高 度 差 检 查 、气 温 变 率 检 查 、气 压 变 率 检 查 、相 对 湿 度 变 率 检 查 、仰 角 变 率 检 查 、方 位 角 变 率 检 查 、斜 距 变 率 检 查 、升 速 检 查 、终 止 点 检 查 和 僵 值 检 查 。 通 过 该 方 法 对 四川Ｉ ２０１６年 探 空 秒 级 数 据 文件 进 行 质 量 控 制 ，发 现 该 质 量 控 制 方 法 可 以 很 好 地 检 查 出 Ｌ波 段 探 空 综 合 观 测 秒 数 据 的错 误 。 质控 结 果 表 明 ：通 过 高 度 差 检 查 的 放 球 次 数 仅 有 １１０５次 ，通 过 斜 距 变 率 检 查 的放 球 次 数 有 ２２２１次 ，方 位 角 变 率 检 查 、气 温 变 率 检 查 、仰 角 变 率 检 查 有 六 至 七 成 的 通 过 率 ，施 放 点 订 正 检 查 、放 球 时 问 订 正 检 查 、湿 度 变 率 检 查 有 近 九 成 的 通 过 率 ，剩 余 检 查 通 过 率 在 九 成 以 上 。综 合 总 的 可 疑 信 息 数 量 和 全 年 平 均 至 １次 放 球 提 出 的 疑 误 数 量 ，探 空 秒 数 据 中不 正 常斜 距 出 现 频 率 较 高 ，雷 达 计 算 高 度 与 压 高 公 式 计 算 高 度 超 阈 值 情 况 较 多 ，其 它 检 查 发 现 的疑 误 相 对 较 少 。 关 键 词 Ｌ波 段 观 测 系 统 ；秒 级 探 空 数 据 ；质 量 控 制 中 图分 类 号 ：Ｐ４１３ ＤＯＩ：１０．１９５１７／ｊ．１６７１－６３４５．２０１７０２７２ 文 献 标 识 为 全 球 或 地 区 高 空 气 候 监 测 、气候 变 化研 究 、数值 预报 等 提供 了重要 的数 据基 础 。 由于探 空观 测 的过 程 中 ，很 多 因 素会 影 响 到观 测数 据 的质 量状 况 ，所 以对 探 空 数 据进 行 质 量 控 制 尤 为重 要 ，诞 生 了很 多 基 于探 空 规定 层 数 据 质 量 控 制 的研 究方 法 ，他 们 对探 空规 定 层 数 据 进 行 多 项 的 检查 ，比如 气候 极 值 检 查 、空 间 一 致 性 检 查 、静 力 学 检查 、时 问一 致性 检 查 、观 测 要 素 一 致 性 检 查 、风 切 变检 查 等ｌ＿ｌ。。］。还 有 学 者对 规 定 层 的单 个 探 空 气 象 要素 进 行 了质量 控 制研究 ［４－７］。
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２０１８１１２０ 收 到 ，２０１９０３０８ 收 到 再 改 稿 。 资 助 项 目 ：国 家 自 然 科 学 面 上 基 金 项 目 （４１３７５１０７），公 益 性 行 业 （气 象 ）科 研 专 项 （ＧＹＨＹ２０１４０６００７） 通信作者，邮箱：ｃｈｅｎｑｙ＠ｃｍａ．ｇｏｖ．ｃｎ
４９ ２ 应 用 气 象 学 报 第３０卷
研 究 重 力 波 活 动 特 征，观 测 资 料 的 选 择 尤 为 重 要。目前资 料 主 要 包 括 火 箭 观 测［６］、雷 达 观 测 、 ［７８］ 无 线 电 探 空［９１７］、空 间 遥 感 观 测［１８］ 和 飞 机 观 测
等［１９］。每种观测方法都有其 优 点 和 局 限 性，由 于 重 力波的波段很宽，导 致 每 种 方 法 只 能 探 测 到 其 中 一 部分的重力波，即所谓 的“观 测 滤 波”［２０］。 无 线 电 探 空以其经济性和同时获取多种天气参数而得到广泛 应用，它可以很好地 探 测 对 流 层 和 平 流 层 各 种 尺 度 的 天 气 活 动 ，且 已 开 展 几 十 年 业 务 观 测 。２０ 世 纪 ９０ 年代后期开始，一些 研 究 认 识 到 这 些 资 料 在 研 究 重 力内波过程中的作 用，少 数 国 家 开 始 存 储 高 垂 直 分 辨率探空资料，并逐 渐 利 用 这 些 资 料 研 究 对 流 层 和 平流层重力波的各种性质及估算重力波动量通量。
将高垂直分辨率的探空资料用于分析重力波特 征研究，最初是由 Ｋｉｔａｍｕｒａ等［１５］根 据 Ｓａｗｙｅｒ［２１］观 点 提 出 并 使 用 ，他 们 利 用 日 本 长 期 积 累 的 探 空 资 料 ， 计算风速与温度的 扰 动，根 据 其 扰 动 计 算 了 一 系 列 重力波参数，这种方 法 被 广 泛 使 用 并 在 以 后 的 各 种 研究中 加 以 改 进。 文 献 ［９１０］利 用 澳 大 利 亚 附 近 １８个 站点的 历时一年 的高分 辨率 温度探 空资 料 ，分
第３０卷 第４期 ２０１９年７月
应用气象学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ２０１９
吴 泓 锟 ，陈 起 英 ，华 维 ，等 ．基 于 秒ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ级 探 空 资 料 分 析 四 川 重 力 波 统 计 特 征 ．应 用 气 象 学 报 ，２０１９，３０（４）：４９１５０１． ＤＯＩ：１０．１１８９８／１００１７３１３．２０１９０４０９
引 言
大气重力波是气团受到重力和浮力共同作用而 产 生 的 中 小 尺 度 波 ，在 大 气 中 普 遍 存 在 ，并 具 有 全 球 效应。研究表明：它 不 仅 是 受 到 天 气 过 程 激 发 的 产 物，更是影响一些中 尺 度 过 程 （如 强 对 流）发 生 发 展 的因子。中尺度重 力 波 多 源 于 低 层 大 气，向 上 倾 斜 传 播 。 在 传 播 过 程 中 ，将 能 量 、动 量 带 到 不 同 的 高 度 层 ，并 产 生 或 影 响 各 种 天 气 系 统 ，因 而 重 力 波 在 决 定 全球大气环流方面起到了重要作用 。 ［１２］ 因 此，需 要 对重力波进 行 深 入 理 解 和 数 值 模 拟 研 ［３５］ 究。 而 这 些研究工作的前提是从各种观测资料提取更多重力 波活动的时空分布特征。
析澳大利亚地区的 重 力 波 特 征 及 其 纬 度 差 异，结 合 风速资料研究 Ｍａｃｑｕａｒｉｅ岛的惯性 重 力波 活动。 后 来 经 过 Ｏｇｉｎｏ 等［１１］、Ｙｏｓｈｉｋｉ等［１２］、Ｅｃｋｅｒｍａｎｎ［２２］ 的改进，逐渐得到 一 套 完 善 的 根 据 风 速 和 温 度 廓 线 分析重力波的方法。
基于秒级探空资料分析四川重力波统计特征
吴泓锟１） 陈起英２） 华 维１） 李芳芳１） 李泽椿２）
１）（成都信息工程大学，成都 ６１０２２５） ２）（国家气象中心，北京 １０００８１）
摘 要
利用２０１４年６月—２０１７年９月的秒 级 探 空 资 料，选 取 四 川 地 区 ５ 个 代 表 性 站 点 研 究 重 力 波 在 对 流 层 （２～ １０ｋｍ）和平流层（１８～２５ｋｍ）的时空特征。选取结果表明：重 力 波 能 量 在 四 川 地 区 各 个 高 度 均 存 在 明 显 的 季 节 变 化，冬季强，夏季弱；在对流层由于地形影响，川西 和 川 北 高 原 地 区 的 能 量 小 于 其 他 地 区。 垂 直 波 长 没 有 明 显 的 时 空变化，在对流层和平流层分 别 集 中 分 布 于 １．５～３ｋｍ 和 １．５～３．５ｋｍ；水 平 波 长 则 差 别 较 大，分 别 分 布 于 ０～ ３００ｋｍ 和１００～７００ｋｍ，平均值分别为１００ｋｍ 和３５０ｋｍ。重力波 固 有 频 率 在 对 流 层 有 较 大 的 区 域 差 异，表 现 为 在四川西北部的高原地区固有频率平均值为３犳（犳 为 地 转 参 数），其 他 地 区 则 仅 为２．４犳；平 流 层 则 没 有 明 显 的 差 异 存在，均约为２犳。四川地区重力波的垂直传播方向特 征 基 本 相 同，在 对 流 层 约 有 ５０％ 的 波 动 向 上 传 播，平 流 层 则 有９０％以上的波动向上传播。水平传播则存在明显的不确 定 性，特 别 是 对 流 层；平 流 层 水 平 传 播 方 向 存 在 明 显 的 季 节 变 化 ，表 现 为 夏 季 重 力 波 多 向 偏 东 方 向 传 播 ，而 其 他 季 节 则 向 偏 西 方 向 传 播 。 关 键 词 ：重 力 波 ；秒 级 探 空 资 料 ；时 空 特 征
２０１０年底我 国 探 空 站 的 探 空 系 统 全 部 升 级 为 Ｌ 波段 探 测 系 统，采 样 周 期 可 达 １．２ｓ，大 大 提 高 了 大 气 探 测 精 度 ，提 供 了 密 集 的 秒 级 资 料 ，为 获 取 高 垂 直分辨率探空信息 提 供 了 良 好 平 台，使 利 用 探 空 资 料进行重力波观测研究也有了一定进展。如卞建春 等 利 ［１６］ 用北京１５个月的秒级 探 空 资 料 分 析 了 北 京 平流层重力波活 动 的 特 征，Ｚｈａｎｇ等 利 ［１４］ 用 武 汉 的 高分辨率探空资料分析了武汉上空的重力波特征。 国内利用 探 空 资 料 进 行 重 力 波 研 究 尚 处 于 起 步 阶 段 ，所 采 用 的 探 空 资 料 精 度 、时 长 和 覆 盖 区 域 均 存 在 不足。这些工作无论是对于清楚了解国内重力波的 时空特征，还是 进 行 后 续 的 模 式 应 用 仍 显 欠 缺。 因 此 ，有 必 要 拓 展 利 用 探 空 资 料 进 行 研 究 的 覆 盖 区 域 ， 之前的研究工作大 多 数 集 中 在 平 原 地 区，然 而 重 力 波 源 主 要 是 对 流 、锋 面 等 非 地 形 因 素 ，地 形 产 生 的 重 力波相对较少。由 于 青 藏 高 原 大 地 形 的 存 在，在 青 藏高原下游地区，尤 其 是 四 川 地 区 的 重 力 波 活 动 不 仅被对流和锋面等 天 气 系 统 激 发，还 被 地 形 激 发 和 影 响 ，相 比 其 他 地 区 更 具 复 杂 性 ，国 内 至 今 还 未 见 有 关 四 川 地 区 重 力 波 活 动 观 测 研 究 报 道 ，因 此 ，有 必 要 对四川地区的重力 波 活 动 特 征 进 行 详 细 研 究，以 补 充现 有 研 究 工 作。本 文 利 用 国 家 气 象 信 息 中 心 ２０１４年６月—２０１７年 ９ 月 的 高 分 辨 率 秒 级 探 空 资 料 ，分 析 四 川 地 区 平 流 层 及 对 流 层 的 重 力 波 特 征 ，在 分析时还 考 虑 了 噪 音 和 地 形 等 因 素 对 重 力 波 的 影 响。